小小電子光速奔跑！用最「亮」的光探測微觀世界

新時代新徵程上，北京進一步深化改革、不斷推進中國式現代化建設，發展不只是在城市的生長上，在科學技術上也是有飛躍式的進步。

1949年11月，中國科學院在北京成立。

1988年北京以中關村地區為中心建立第一個國家高新技術產業開發試驗區。

2014年，「全國科技創新中心」城市新定位的提出，北京科技創新發展有了新方向。

從2014年到2023年，萬人發明專利擁有量從48.2件提高到262.9件。國家高新技術企業從1.04萬家提高到2.83萬家。高技術產業增加值從4738.5億元提高到11859.1億元。

數字的變化，足以說明北京在科技創新方面的投入。這些年，北京以「三城一區」為主平台，統籌聯動、融合發展，2023年創新型產業集群示範區承接三大科學城成果超過270個。現在我們總台記者何暢就在懷柔科學城一處最亮眼的大裝置的調試現場，目前正在逐步邁入「全面運行」階段。

總台記者 何暢：準確來說，這裏的名稱叫高能同步輻射光源。現場可以看到有許多的工作人員正在對著大屏幕上的實時數據進行監測，正在做的工作叫調束。

先來說，為什麼把這裏稱為最亮眼的大科學裝置。

是因為未來這裏將發出世界上最亮的光，這個亮度要比太陽光還要亮1萬億倍。這麼亮的光，居然是由小小的電子運動加速產生的。

外觀像放大鏡

探測微觀世界的利器

從空中俯瞰這個大裝置，它的整個造型就像一個巨大的放大鏡，這也寓意著這裏是一把探測微觀世界的利器。

剛才說的小小的電子將在眼前這個大圓環中奔跑，跑得多快？接近光速！

眼前的五顏六色的這些裝置就是各種精密的磁鐵，電子未來就將在這些磁鐵的包裹當中奔跑。

精細操作

利用電子運動產生最強光

這一切說起來很簡單，做起來其實很極限。現在我手中拿的正是電子真正的跑道。

電子在這裡面跑，跑得數量得夠多，得接近光速，還不能碰壁，還得轉彎。為了達到精準控制，這些設備的加工精度及安裝誤差就得控制在10微米的量級。

在這些儀器的控制下，調試電子的奔跑狀態就是調束工作。

加速器建設成功

調束進入快行道

好消息是，就在10天前，監測圖出現了這樣的波形，這說明已經有3000億個電子，能以近光速在大圓環中貫通循環了。

這意味著調束工作開始進入快車道，爭取早日射出世界最強光。

仿如超大X光機

透視物質內部結構

製造最強的光到底用來幹什麼呢？換個場景來解答。

這裏是高能同步輻射光源的實驗大廳。牆裡面就是儲存環，未來電子從這樣的預留孔中射出來就能產生最強的光。

為什麼需要這麼強的光呢？看這裏！

這是一張出自醫院的胸片，原理是用X光來探測我們人體的內部構造。同步輻射光源產生的光同樣是來研究內部構造的，但不是人體，而是物質材料，比如像這樣的鋼板。

如此高密度高強度的金屬想看到內部結構，自然需要更強的光。

以光為尺 丈量萬物

最強光通過光束線的處理再來到實驗站之後就可以展開實驗了。

有了實驗用光之後怎麼開展研究呢？其中一個做法就是以光為尺，丈量物質結構。

這裏有根頭髮絲，怎麼用光測量它的直徑呢？答案是光的衍射。

用光一打，牆上就出現了這樣一段一段的衍射斑，可以通過測量光段之間的間距再加上特定公式，就可以反推出頭髮絲的直徑了。

穩步推進

未來將為前沿領域提供創新動能

用這最強的光來研究物質的微觀世界到底跟生產生活有何關係呢？

等正式運行之後，從航空航天材料到病毒蛋白質，未來都能在這裏進行「體檢」，助力像超導體的研究、新藥物的研發等等，可以說是為航空航天、能源環境、生命醫藥等領域的原始創新提供最先進的研究平台。

（總台記者 何暢 劉雪楠 尹一男 楊凱）

編輯 陳豔婷